Устройство для контроля процесса реагентного обезвреживания хромсодержащих сточных вод

Устройство для контроля процесса реагентного обезвреживания хромсодержащих сточных вод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА РЕАГЕНТНОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ХРСМСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД, содержащее электродный чувствительный элемент , выход которого через высокоомный преобразователь соединен с первым входом измерительного органа с дискретным выходом, отличающееся тем, что, с целыо повышения точности непрерывного контроля при наличии в сточной воде нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ за счет получения воспроизводимой поверхности измерительного электрода, в него дополннтельно введены источник питания, командоаппарат , коммутатор, логический элемент и дифференциатор, при этом вход дифференциатора соединен с выходом измерительного органа, его выход - с первьм входом логнческого элемента, выход и второй вход которого подключены соо-ветственно к входу и перi вому выходу комаццоаппарата, второй выход которого соединен с вторым вхо (Л дом измерительного органа, а трес: тий и четвертый - с первьм и вторым входами коммутатора, третий вход которого соединен с источником питания, четвертый - с выходом измерительного органа, а выкод - с входом электродного чувствительного элемента. со сх

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!1 (21) 3749332/23-26 (22) 05.06.84 (46) 15.12.85. Бюл. Ф 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и июкенерной гидрогеологни (72) В.Б. Чебаков и В.С. Коптев (53) 66.012-52(088.8) (56) Техническое описание и инструкции по эксплуатации сигнализатора наличия шестивалентного хрома в сточной воде. Гомель, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 956434, кл. С 02 Р !/48, !980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ПРОЦЕССА РЕАГЕНТНОГО ОБКЗВРЕЖИВАНИЯ

ХРОИСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД, содержащее электродный чувствительный элемент, выход которого через высокоомный преобразователь соединен с первым входом измерительного органа. с дискретным выходом, о т л ив (д) С 02 F 1/66 С 05 9 27/00 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности непрерывного контроля при наличии в сточной воде нефтепродуктов и поверхностно-активных веществ за счет получения воспроизводимой поверхности измерительного электрода, в него дополнительно введены источник питания, командоаппарат, коммутатор, логический элемент и дифференциатор, при этом вход днфференциатора соединен с выходом измерительного органа, его выход — с первым входом логического элемента, выход н второй вход которого подключены соо.:ветственно к входу н первому выходу командоаппарата, второй выход которого соединен с вторьм входом измерительного органа, а третий и четвертый — с первьм и вторым входами коммутатора, третий вход которого соединен с источником питания, четвертый — с выходом измерительного органа, а выход — с входом электродного чувствительного элемента.

25

55

1 11980

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод и может быть использовано для контроля процесса обезвреживания хромсодержащих сточных вод цехов гальванопокрытий раз- 5 личных отраслей промышленности.

Цель изобретения - повышение точности непрерывного контроля при наличии в хромсодержащей сточной воде нефтепродуктов и поверхностно-актив- !О ных веществ за счет получения воспроизводимой поверхности измерительного электрода.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для контроля процесса 15 обезвреживания хромсодержащих сточных вод; на фиг. 2 — схема логического элемента; на фиг. 3 — схема коммутатора; на фиг. 4 — временные диаграммы состояний выходов элемен- 20 тов 1, 4, 5, 6, 7 и 8.

Устройство содержит электродный чувствительный элемент 1, установленный на выходе камеры 2 реакции, его выход соединен с входом высокоомного преобразователя 3, а вход— с выходом коммутатора 4. Выход высокоомного преобразователя 3 соединен с первым входом измерительного органа 5 с дискретным выходом, вто- 30 рой вход которого подключен к второму выходу командоаппарата 6. Дискретный выход измерительного органа

5 соединен с входом дифференциатора

7 и четвертым входом коммутатора 4.

Выходной сигнал измерительного органа 5 может быть также использован в схемах сигнализации и регулирования (связь показана пунктиром), Выход дифференциатора 7 соединен с 40 первым входом логического элемента

8, выход которого и второй вход связаны соответственно с входом и первым выходом командоаппарата 6.

Третий и четвертый выходы командо- 45 аппарата 6 соединены с первым и вторым входами коммутатора 4. Третий вход коммутатора 4 соединен с источником 9 питания.

Электродный чувствительный элемент 1 содержит три электрода: измерительный (золотой), вспомогательный (хлорсеребряный) и допол" нительный (например, графитовый).

Связь выхода электродного чувствительного элемента 1 с входом вы- сокоомного преобразователя 3 обеспечивает передачу ЭДС электродной пары: измерительный электрод — вспомогательный электрод, величина которой пропорциональна окислительновосстановительному потенциалу среды при обезвреживании хромсодержащих сточных вод. Связь между выходом коммутатора 4 и входом элемента 1 предназначена для передачи последовательности разнополярных прямоугольных импульсов электрического тока на электродную пару чувствительного элемента: измерительный электрод — дополнительный электрод.

Измерительный орган 5 с дискретным выходом может быть выполнен, например, на базе промышленного самопишущего прибора с задатчиком и двухпозиционной контактной группой в качестве выходного устройства.

Прибор осуществляет преобразование поступающего от высокоомного преобразователя 3 сигнала в перемещение стрелки, положение которой сравнивается с заданным значением. Заданное значение, устанавливаемое задатчиком прибора, равно значению потенциала точки эквивалентности (с д ) реакции обезвреживания шестивалентного хрома. При превышении текущего значения у контактная группа прибора формирует сигнал "Хром", при снижении — сигнал "Реагент". Самопишущий прибор выполняет функцию запоминания текущего значения измеряемого параметра по сигналу от командоаппарата 6 при размыкании цепи питания (второй вход элемента 5) обмотки управления двигателя, перемещающего реохорд моста измерительной схемы прибора.

Логический элемент 8 !фиг. 2) осуществляет операцию "память" при поступлении на его первый вход сигнала от дифференциатора 7. Съем "памяти" происходит при поступлении на второй вход элемента 8 сигнала с первого выхода командоаппарата 6.

В качестве командоаппарата 6 мо-. гут быть использованы промышленные реле времени с четвертыми каналами управления.

Коммутатор 4 (фиг. 3) обеспечивает подключение по заданному алгоритму электродного чувствительного элемента к клеммам источника 9 питания °

Последовательность изменения полярности напряжения, прилагаемого к измерительному электроду элемента 1, 3 ll определяется значением выходного сигнала измерительного органа 5, время наложения импульса положительной или отрицательной полярности, т,е. время анодной или катодной поляризации измерительного электрода, определяется сигналами, поступающими на первый и второй -входы коммутатора 4 с тре" тьего и четвертого выходов командоаппарата 6 соответственно. При пос— туплении на четвертый вход коммутатора 4 сигнала "Хром" с элемента

5 и по сигналу с третьего выхода командоаппарата 6 на выходе коммутатора 4 первым появляется импульс отрицательной полярности, затем по сигналу с четвертого выхода командоаппарата 6 — импульс положительной полярности. ° При наличии на четвертом входе коммутатора 4 сигнала "Реагент" порядок следования импульсов меняется, т.е. по сигналу с третьего выхода командоаппарата 6 на выходе коммута- тора 4 первым появляется импульс положительной полярности, затем по сигналу с четвертого выхода командоаппарата 6 — импульс отрицательной полярности.

Контроль процесса обезвреживания хромсодержащих сточных вод с использованием предлагаемого устройства производят в реакторах непрерывного действия при непрерывном поступлении и перемешивании сульфитсодержащих реагентов со сточными водами цехов гальванопокрытий, предварительно подкисленных до рН=2,5.

Работа устройства в целом при этом поясняется временными диаграммами (фиг. 4). Пусть в момент t вследствие появления в реакторе шестивалентного хрома потенциал измерительного электрода чувствительного элемента 1 превысил значениеЦ (график а). Сигнал с выхода элемента 1 через высокоомный преобразователь

3 поступает на первый вход измерительной схемы элемента 5, сравнивается здесь с постоянной величиной, равной значению т, и преобразуется в момент t в дискретный сиго нал ."Хром" (график 3 ) . Дискретный сигнал "Хром" с выхода элемента 5 поступает в два адреса: на четвертый вход коммутатора 4 .и на вход дифференциатора 7. Дифференциатор 7 формирует в момент t на выходе импульс (график ), кото- .

980! 7 4

10 ляризация электрода чувствительного элемента 1 (график q) . В тот же момент t появляется сигнал на четверz том выходе командоаппарата 6 (график ), вых. 4). Это вызывает появле40 ние в момент tz на выходе коммутатора 4 импульса положительной полярности (график е ) и начало анодной поляризации измерительного электрода (график и ). В момент t анодная поЭ

45 ляризация заканчивается (график a) из-за того, что в момент t> прекращается подача сигнала с четвертого выхода командоаппарата 6 (график, вых. 4), в результате чего выключа50 ется коммутатор 4 (график е). В момент измерительный электрод чув3 ствительного элемента 1 находится в окисленном состоянии, так как его поверхность адсорбирует выделяющий55 ся при электродной реакции кислород.

После снятия напряжения, т.е. после прекращения поляризации, электрод

30 рый поступает на первый вход логического элемента 8 и вызывает появление сигнала на его выходе в момент t (график z ). .Это приводит к включению командоаппарата 6 и выдаче им соответствующей программы команд. В момент й1 появляются сигналы на втором и третьем выходах командоаппарата 6 (графнк д, вых.2 и вых. 3). Сигнал с второго выхода поступает на второй вход элемента 5, при этом "запрещается" изменение дискретного сигнала на выхоДе измерительного органа 5 до момента, когда исчезает сигнал на вых. 2 командоаппарата 6 (график а, вых. 2 и график 11 ). Под действием сигнала, поступающего с третьего выхода командоаппарата 6 на первый вход коммутатора 4, и при наличии на его четвертом входе сигнала "Хром" от элемента 5 на выходе коммутатора 4 формируется в момент t< импульс отрицательной полярности (графике) . При этом измерительный электрод чувствительного элемента 1 подключается к отрицательному полюсу источника 9 питания, и происходит его катодная поляризация (график а ). В момент t исчезает сигнал на третьем выходе командоаппарата (график ), импульс отрицательной полярности на выходе коммутатора 4 заканчивается (график 6 ), и прекращается катодная попереходит в редоксметрическое сосТак как после момента t на чет5 вертом входе коммутатора 4 поступает сигнал "Реагент", то первый импульс на его выходе в момент t бу6 дет положительной полярности, а сле55

5 11980 тояние при наличии в воде свободного реагента-восстановителя. Если в воде отсутствует свободный восстановитель 1т.е. в реакторе имеется значительное количество шестива5 лентного хрома), электрод продолжает оставаться окисленным. После момента t измерительный электрод переходит в режим измерения, т.е. на его поверхности устанавливается потенциал, соответствующий окислительно-восстановительному потенциалу контролируемой среды. Так как для установления потенциала требуется некоторое время до момента t4, во избежание ошибочного выходного сигнала элемента 5 цепь питания обмотки управления двигателя, перемещающего реохорд измерительной схемы прибора 5, продолжает оста- 2п ваться разомкнутой. В момент t no4 является сигнал на первом выходе командоаппарата 6 (график ), вых. 1), который поступает на второй вход логического элемента 8 и осуществля- 25 ет съем "памяти" (график g,) и соответственно выключение командоаппарата 6. При этом исчезает сигнал на втором выходе командоаппарата 6 (график ), вых. 2), и замыкается цепь питания обмотки управления двигателя элемента 5, который начинает измерять текущее значение ЗДС электродной пары: измерительный электрод вспомогательный электрод чувствительного элемента 1. Если после момента в реактор введены реагент-восстаО новитель в количествах, достаточных для обезвреживания шестивалентного хрома, то после момента t4 потенциал 4О измерительного электрода элемента 1 начинает снижаться,и в момент t становится равным ц. (график а ) .

Тогда в момент t на дискретном выхо5

11 де элемента .5 появляется сигнал Реа-,1 гент" (график о }, по которому дифференциатор 7 формирует импульс (график Ъ1 . Импульс "запоминается" логическим элементом 8 (график 1 ) и. включает командоаппарат 6. Командоаппарат 6 отрабатывает описанную временную программу, однако при этом изменяется режим работы коммутатора 4„

17 . ф дующий за ним в момент t — отрица7 тельной полярности (график e) . При этом активация измерительного электрода элемента 1 начинается в момент анодной поляризацией и заканчивается в момент t катодной поляриза8 цией. При этом электрод оказывается наводороженным и переходит после момента t в редоксметрическое сос8 тояние лишь при появлении в реакторе шестивалентного хрома. Переходные процессы, протекающие в устройстве в момент й, а1.алогичны таковЫм в момент t

При айодной поляризации измерительного электрода окисляются нефтепродукты и ПАВ, блокирующие отдельные участки поверхности электрода, снижается точность контроля, и 6бразуется тонкий слой абсорбированного кислорода, предохраняющий поверхность от адсорбции нефтепродуктов и ПАВ, когда в реакторе имеется значительное (более 3-5 мг/л) количество шестивалентного хрома. При катодной поляризации происходит восстановление поверхности электрода и выделение водорода, при этом повышается каталитическая активность поверхности электрода и удаляются продукты окисления органических веществ, образовавшихся в цикле анодной поляризации, а также происходит новодороживание поверхности электрода, выполняющее защитные свойства в среде со значительным (более

10-15 мг/л) избытком реагента-восстановителя. Оптимальный диапазон плотности тока поляризации электрода составляет 0,5-2,0 А/см, а опти2 мальное время катодной поляризации электрода 15-25 с, анодной—

20-40 с. Время подачи напряжения на измерительный электрод оптималь-. но с точки зрения установления на нем электродных процессов и органичения постоянной времени электрода в режиме измерения за счет небольшой глубины наводороживания в период катодной поляризации и получения тонкого слоя адсорбированного кислорода в период анодной поляризации.

Устройство позволяет перед контролем шестивалентного хрома свести к минимуму влияние на точность измерения "памяти" измерительного электрода, обусловленной образованием слоя окислов и других соединений и адсорбцией компонентов окислитель1198017 8 независимо от колебаний состава и концентрации загрязнений, характерных для сточных вод. но-восстановительной системы на поверхности электрода. Катодно-анодная и анодно-катодная поляризация измерительного электрода, учитывающая преобладание в обезвреживаемой сточной воде окислителя или восстановителя, позволяет наиболее эффек- . тивно многократно воспроизводить поверхность электрода как в окисленном и наводороженном состояниях, так и в редоксметрическом. Источник 9 питания устройства обладает высоким коэффициентом стабилизации по току, чтобы проводить поляризацию измерительного электрода в гальваностатическом режиме, обеспечивающем постоянство катодных и анодных реакций

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет увеличить точность контроля процесса обезвреживания хромсодержащих сточных вод, оцениваемую по дрейфу по-, 3О тенциала точки эквивалентности (т. .) электродной пары в течение первых

48 ч непрерывных измерений, эа счет получения многократно воспроизводимой поверхности измерительного элекд трода в стоках, содержащих нефрепро,дукты и поверхностно-активные вещества.

1198017

1198017

ЧЕ М М е Ье

Ф ъФФ ъ Ф 1 с ф Ñà х 3+ ф

ФВ

+I бф

Ф Д

ВНИИПИ Заказ 7676/23 Тираж 883 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4